Почему лазеры дробят камни?

02.03.2021
431
0

В рамках VII Российского on-line Конгресса по эндоурологии и новым технологиям научный сотрудник Института урологии и репродуктивного здоровья человека МГМУ им. И.М. Сеченова Марк Сергеевич Тараткин представил вниманию коллег обзор современных лазерных литотрипторов, а также результаты исследований in vitro, проведенных в отношении гольмиевого и тулиевого волоконных лазеров.


Докладчик напомнил о том, что лазерные технологии используются в литотрипсии уже на протяжении последних тридцати лет. И, прежде всего, речь идет о гольмиевом лазере, который буквально открыл новую эру в лечении пациентов с мочекаменной болезнью (МКБ). Но при этом, как отметил Марк Сергеевич, с каждым годом требования к лазерным аппаратам становятся все выше (хирургическое оборудование приобретает более миниатюрные размеры – уменьшаются и диаметр волокна, и диаметр инструмента, и угол изгиба), а развитие ретроградной интраренальной хирургии все активнее развивается как одно из направлений эндоскопического лечения пациентов с МКБ. Доктор М.С. Тараткин также сообщил, что гольмиевый лазер остается стандартом литотрипсии и современным хирургам он хорошо знаком в качестве эффективного устройства, позволяющего разрушать камни.

«В последние годы появилось несколько модификаций лазерных аппаратов. Одна из них связана с применением модуляции импульса (т.н. Moses-эффекта). Обычно лазерный импульс является одиночным и сталкивается с жидкостью, окружающей лазерное волокно. Этот импульс испаряет жидкость, создавая туннель из пара, пролегающий до самого камня. Часть энергии лазера тратится на испарение жидкости, а оставшаяся ее часть воздействует на камень. Туннель из пара также оказывает это влияние, вызывая явление, известное всем как ретропульсия. При Moses-эффекте первый импульс, возникающий на выходе из лазерного волокна, является достаточно слабым и создает небольшой туннель из пара до самого камня. Благодаря небольшой протяженности туннеля, этот импульс не вызывает значительной ретропульсии. Второй импульс проходит по туннелю практически без потери, доходит до камня и не только не ведет к ретропульсии, но и сильнее воздействует на камень. В результате увеличивается скорость аблации и снижается ретропульсия, – пояснил Марк Сергеевич. – Именно эти процессы были показаны в исследованиях in vitro, однако работы in vivo заставили исследователей задаться рядом вопросов и уже не утверждать однозначно, что технология Moses действительно эффективна. И чтобы убедиться в этом, нам необходимо больше исследований».

Достаточно ли эффектов гольмиевого лазера для проведения качественной литотрипсии? Отвечая на этот вопрос, доктор М.С. Тараткин сказал следующее: «Каждый хирург всегда желает достигнуть большей эффективности и меньшей ретропульсии. А поскольку сегодня все мы стремимся к миниатюризации инструмента, то стараемся использовать меньшие по диаметру лазерные волокна. Но поскольку современные лазерные технологии не позволяют создать размер электронного пучка менее 200 мкм, возможным решением этой проблемы может стать использование новой технологии – тулиевого волоконного лазера, который работает по принципам, отличным от гольмиевого лазера. В тулиевом лазере существует возможность уменьшения размеров и самого аппарата, и лазерного пучка, чтобы применять на практике маленькие волокна диаметром до 100–150 мкм».

Докладчик рассказал о том, что сегодня на российском рынке представлены два аппарата с тулиевым волоконным лазером. В первом из них пиковая мощность совпадает со средней, и это означает, что данный аппарат быстро и точно способен разрезать ткани, однако в нем снижена эффективность литотрипсии. Во втором аппарате пиковая мощность очень высока, а средняя – значительно ниже: это делает аппарат эффективными литотриптором, но значительно снижает скорость разрезания тканей. Эти аппараты различаются в своем воздействии на ткань, поскольку обладают несхожими механизмами, используемыми для литотрипсии.

Марк Сергеевич напомнил, что сегодня известны три таких механизма: дробление камней фотомеханическим способом, фототермическим и термомеханическим. «Доказано, что фотомеханический способ не эффективен в сфере эндоурологии, тогда как два других представляют определенный интерес для использования в этой области, – сообщил доктор М.С. Тараткин. – Фототермический эффект представляет собой прямое разрушение камня с помощью лазерного излучения: при этом лазер нагревает камень, чтобы разрушить его химически. При термомеханическом воздействии подразумевается, что энергия лазера тратится на испарение воды, находящейся внутри камня: взрываясь, она разрушает камень изнутри».

Докладчик рассказал о работе по изучению эффектов гольмиевого и тулиевого лазеров, проведенной им и его коллегами в лазерной лаборатории Института урологии и репродуктивного здоровья человека МГМУ им. И.М. Сеченова. «В ходе этого исследования мы использовали специальную систему, которая позволила контролировать приток и отток жидкости, а также расположение лазерного волокна. Идея этой работы заключалась в том, чтобы исключить влияние одного из эффектов, и мы попробовали исключить влияние воды как составляющей части термомеханического эффекта. Для этого мы взяли 4 группы камней: гидратированные камни, помещенные в воду (они были контрольными); мокрые камни, которые дробились на воздухе; сухие камни, которые дробились в воде; сухие камни, которые дробились на воздухе. В результате мы пришли к следующим выводам. Во-первых, тулиевый лазер оказался значительно более эффективным, чем гольмиевый практически во всех группах. Во-вторых, обратили на себя внимание схожие эффекты, которые оказывают оба лазера на разные группы камней. При этом самым эффективным было дробление гидратированных камней в воде и на воздухе, что определенно указывало на важность нахождения жидкости внутри камней. Именно поэтому нет смысла отказываться от термомеханического способа. Если же посмотреть на сухие камни, которые находились в воде и на воздухе, то после воздействия на них можно было заметить, что они покрылись «коркой» химического разрушения состава камня. Это дало нам понимание того, что фототермический эффект также присутствовал при воздействии. То есть оба механизма в нашем исследовании присутствовали одновременно».

Марк Сергеевич напомнил, как именно проходит процесс литотрипсии: «Камень является высокопористым материалом, в который попадает жидкость, находящаяся в мочевыводящих путях. Лазерный импульс нагревает как поверхность камня, так и жидкость внутри него. В результате такого нагрева разрушается структура камня, и он становится более мягким, а нагревание жидкости вызывает ее испарение и увеличение объема. Таким образом, тепло разрушает камень испаряя жидкость изнутри, однако этого разрушения не произошло бы, если бы изначально химический состав камня не был поврежден в результате воздействия лазерного излучения. Все эти выводы и более подробное описание данного эксперимента были опубликованы в издании «The Journal of Urology» в 2020 г.».

В заключение своего доклада доктор М.С. Тараткин резюмировал: «Сегодня мы можем с уверенностью сказать, что основным механизмом литотрипсии является сочетание фототермического и термомеханического эффектов. Поэтому и гольмиевый, и тулиевый волоконные лазеры являются эффективными инструментами для выполнения литотрипсии. При этом тулиевый волоконный лазер все же быстрее разрушает камни в исследованиях in vitro».

Он также отметил, что исследования, проходящие в данный момент в Институте урологии и репродуктивного здоровья человека МГМУ им. И.М. Сеченова, посвященные клиническому изучению тулиевого волоконного лазера, подтверждают, что он более эффективен в клинической практике, чем гольмиевый.

Еще материалы

Комментарии